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页数:251

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出版时间:2001-7

价格:35.00元

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isbn号码:9787810378345

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《物理现象的解析：从宏观到微观的探索》 本书并非物理教学参考书。它是一本深入剖析自然界中各种物理现象的读物，旨在激发读者对宇宙奥秘的好奇心，并以严谨的科学视角去理解它们。我们不提供教学大纲、习题解答或考试技巧，而是致力于呈现物理学如何构建我们对现实世界的认知，以及科学家们如何通过观察、实验和理论建模来揭示那些隐藏在表面之下的规律。 第一章：运动的几何与动力学——物体如何开始、停止和改变方向 本章将带领读者穿越时空，探索物体运动的基本原理。我们将从描述运动的几何学出发，引入位移、速度和加速度等核心概念，并辅以直观的图示和现实生活中的例子，如汽车的加速、抛物线的轨迹，让抽象的概念变得生动。随后，我们将深入到运动的动力学层面，探讨是什么驱动了这些运动。牛顿的三大运动定律将是本章的基石，我们将详细解析惯性、力与加速度之间的关系，以及作用力与反作用力的普遍性。本书将重点阐述如何将这些基本定律应用于分析各种场景，例如行星围绕太阳的运行，或者一个简单的斜坡上的物体受力分析。我们不会止步于理想化的模型，而是会探讨摩擦力、空气阻力等真实世界中不可或缺的因素，并介绍它们如何影响物体的运动。此外，本章还会涉及能量守恒和动量守恒等重要的概念，展示它们在理解复杂运动系统中的强大力量。我们将通过分析碰撞问题、火箭发射等实例，让读者体会这些守恒定律的深刻内涵。 第二章：能量的转化与守恒——宇宙中最普遍的“货币” 能量是构成我们宇宙的基石，本章将深入探究能量的本质、形态以及它如何在不同形式之间转化。我们将从功和功率这两个与能量紧密相关的概念入手，理解力做功的过程如何改变物体的能量状态。动能和势能是能量的两种基本形态，本书将详细阐述它们的定义、计算方法以及在各种物理过程中的体现，比如弹簧的弹性势能、重力势能的变化。本书的重点在于阐明能量守恒定律的普适性，即能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式。我们将通过分析机械能的转化、热能与机械能的转换，如内燃机的运行原理，来展示这一定律的强大应用。本书还将探讨能量耗散和效率的概念，解释为什么在实际过程中，总会有部分能量转化为我们不希望看到的“无用”能量，比如热量。我们将引入热力学第一定律，即能量守恒定律在热现象中的具体表现。读者将了解到，即使能量的总量保持不变，但其“可用性”却可能随着转化而降低，这为理解热力学第二定律和熵的概念奠定了基础。 第三章：电磁学的奥秘——看不见的力如何塑造世界 电和磁，这两种看似独立的现象，在本章中将被揭示出它们之间深刻而统一的联系。我们将从静电学出发，介绍电荷的性质、库仑定律，理解电荷之间的相互作用力。电场和电势的概念将被清晰地阐释，帮助读者理解电荷在空间中产生的“影响力”。本书将详细介绍如何计算电场强度和电势差，并探讨常见导体和绝缘体的电学特性。接着，我们将转向磁学，分析磁场的产生源，如永磁体和电流，以及磁场对运动电荷和导体的作用。法拉第电磁感应定律将是本章的另一大亮点，我们将详细解释变化的磁场如何产生感应电动势，这是发电机工作原理的核心。麦克斯韦方程组，这一物理学中最优美、最简洁的方程之一，将以易于理解的方式被介绍，阐述电场和磁场如何相互生成，并以电磁波的形式在空间中传播。本书将通过解释无线电波、光等现象，展示电磁波在现代通信、照明等领域的关键作用。 第四章：波动与光——穿越空间的信息载体 波动是一种普遍的能量传播方式，也是我们理解许多自然现象的关键。本章将从波的基本概念出发，介绍波的种类，如机械波（声波、水波）和电磁波（光波、无线电波），以及波的特性，如振幅、频率、波长和波速。我们将深入探讨波的叠加原理，理解干涉和衍现现象，这些现象是理解光的波动性的重要证据，例如单缝衍射和双缝干涉的经典实验。本书还将介绍驻波的概念，并将其与乐器的发声原理联系起来。 在光的领域，本书将从几何光学出发，阐述光的直线传播、反射和折射定律，以及透镜和反射镜成像的原理。读者将了解照相机、望远镜等光学仪器的基本成像过程。随后，我们将回归光的波动本质，详细讲解光的干涉和衍射现象，并介绍光的偏振。这部分内容将帮助读者理解为什么光被认为是横波，以及偏振光在液晶显示器等现代技术中的应用。本书还将触及光的粒子性，即光子概念的引入，并简要介绍光电效应，为理解量子力学奠定基础。 第五章：热力学与统计物理——微观粒子如何决定宏观性质 本章将带领读者从微观的角度理解宏观的热学现象，揭示大量粒子集体行为的规律。我们将从热力学基本定律入手，深入理解能量、功、热量以及熵的概念。热力学第一定律（能量守恒）和第二定律（熵增原理）将得到详细阐释，解释为什么热量总是从高温物体流向低温物体，以及为什么不可能建造效率为100%的热机。本书将通过分析各种热机（如蒸汽机、内燃机）和制冷机的效率，让读者体会这些定律的实际意义。 统计物理学将为我们提供理解宏观性质（如温度、压强）如何来源于大量微观粒子（如原子、分子）随机运动的视角。我们将介绍玻尔兹曼统计和费米-狄拉克统计等基本统计方法，理解它们如何描述不同类型粒子的行为。本书将解释为什么温度不是一个精确的量，而是大量粒子平均动能的体现。我们还将探讨相变现象，如水的固态、液态和气态之间的转化，并从统计的角度解释其微观机制。 第六章：现代物理的曙光——量子力学与相对论的革命 本章将向读者介绍20世纪以来物理学最伟大的两大革命性理论：量子力学和相对论。我们将从黑体辐射和光电效应等现象入手，揭示经典物理学在解释这些现象时的局限性，从而引出量子假说。波粒二象性是量子力学的核心概念，我们将通过薛定谔方程和不确定性原理，展示微观粒子行为的奇特性，例如粒子可以同时处于多种状态，以及我们无法同时精确测量一个粒子的位置和动量。本书将简要介绍量子叠加和量子纠缠等奇异现象，并展望其在量子计算和量子通信等领域的潜在应用。 爱因斯坦的狭义相对论将颠覆我们对时间和空间的直观理解。本书将阐述光速不变原理和相对性原理，解释时间膨胀、长度收缩等效应，并介绍著名的质能方程 E=mc²，揭示质量和能量之间的深刻联系。接着，我们将介绍广义相对论，它将引力描述为时空的弯曲。我们将通过分析水星近日点的进动、光线在强引力场中的弯曲等现象，展示广义相对论的预测能力，并简要提及黑洞和引力波等前沿概念。 第七章：天体物理与宇宙学——探索星辰大海的宏伟画卷 本章将把读者的视野从微观世界拓展到浩瀚的宇宙。我们将从天文学的基础知识出发，介绍恒星的结构、演化和死亡，以及星系的形成和分类。本书将重点阐述恒星能量产生的机制，如核聚变反应，并解释不同类型恒星的光谱和颜色所蕴含的信息。 宇宙学是研究宇宙的起源、演化和最终命运的学科。本书将介绍大爆炸理论，解释宇宙膨胀的观测证据（如哈勃定律），并探讨宇宙的年龄和组成（如暗物质和暗能量）。我们将介绍宇宙微波背景辐射，它是大爆炸遗留下来的“余晖”，也是支持大爆炸理论的最有力证据之一。本书还将触及宇宙的未来命运，是继续膨胀下去，还是会收缩，或者进入一种永恒的动态平衡。我们将通过引人入胜的案例研究和最新的观测成果，带领读者领略宇宙的壮丽与神秘。 结语：科学精神的传承与展望 本书并非一本提供标准答案的“工具书”，而是旨在培养读者独立思考、理性分析的科学精神。我们相信，物理学的魅力在于它能够不断地挑战我们的认知边界，驱使我们去探索未知。通过对这些物理现象的深入解读，我们希望读者能够获得一种更深刻的理解，即我们周围的世界并非偶然，而是遵循着一套精妙而优雅的自然规律。科学探索的道路永无止境，本书旨在点燃读者心中的求知火花，鼓励他们继续追寻物理学更深层次的奥秘，去理解这个不断演变的、充满无限可能的宇宙。

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我最近翻阅了一本关于经典电磁场的教材，内容组织得相当系统化，但坦白说，对于初学者而言，可能需要一些耐心去消化。这本书的侧重点似乎更偏向于严谨的数学推导，尤其是在处理矢量分析和麦克斯韦方程组的积分形式时，篇幅占得很大。书中详尽地展示了如何从最基本的洛伦兹力定律出发，一步步构建起完整的电磁场理论框架，对于求解各种边界条件下的泊松方程和拉普拉斯方程，提供了非常详尽的步骤演示，连一些细节的计算过程都没有放过。然而，这种详尽在某些章节反而成了负担，比如在讲解波导管的模式分析时，复杂的本征值问题占据了大量篇幅，对于那些希望快速建立物理图像的人来说，可能会感到有些枯燥。我个人觉得，如果能在理论推导之余，增加更多与实际工程应用（例如射频电路设计或电磁兼容性分析）的联系，或许能更好地激发读者的学习热情。不过，从纯粹的理论深度来看，这本书无疑达到了很高的水准，是进行深入学术研究的有力工具。

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这本关于量子力学的著作，简直是物理学领域的一股清流。作者在处理那些抽象难懂的概念时，展现出了惊人的洞察力和清晰的逻辑。我尤其欣赏他对薛定谔方程的阐述，不同于以往那些晦涩难懂的教科书，这里的讲解层层递进，从基础的波函数概念到复杂的态叠加原理，每一步都配有精妙的类比和详实的数学推导。特别是关于测量问题的讨论，作者没有简单地给出一个标准答案，而是深入剖析了哥本哈根诠释、多世界理论等不同流派的观点，让读者在学习知识的同时，也能感受到物理学思辨的魅力。阅读过程中，我感觉自己仿佛在和一位经验丰富的导师进行一对一的交流，那些曾经困扰我许久的“幽灵般的超距作用”和“不确定性”终于变得可以触摸、可以理解。全书的排版也非常考究，公式的间距和字体选择都体现了对读者阅读体验的尊重。对于任何想要真正掌握现代物理学核心概念的学生或研究者来说，这本书无疑是一本不可多得的宝藏。它不仅是知识的载体，更是一次智力上的探险。

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这本关于广义相对论入门的教材，结构安排得极其大胆且富有挑战性。它选择了一条与主流教材截然不同的路径，直接从微分几何的基础——张量分析开始切入，几乎没有涉及狭义相对论的详细回顾，而是假定读者已经对四维时空有基本的认知。作者对黎曼几何的阐述非常精炼，特别是对曲率张量和里奇张量的定义，力求简洁到极致，以便尽快地将读者带入爱因斯坦场方程的讨论。书中的核心部分，即如何从爱因斯坦-希尔伯特作用量推导出场方程，被处理得极其流畅，每一个变分步骤都交代得清晰有力。然而，这种高度的抽象性和对数学预备知识的依赖性，意味着它更适合那些已经具备扎实数学背景、渴望直接接触现代物理前沿概念的学习者。对于物理直觉的培养，这本书更多的是通过要求读者自己去“推导”和“计算”来实现，而非通过大量的类比和图像展示。它像一把锋利的手术刀，直指理论的核心，适合那些不惧怕高强度智力劳动的“硬核”物理爱好者。

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读完这本关于热力学与统计物理学的合集，我最大的感受是作者在保持理论深度的同时，巧妙地融入了历史的维度。书中没有急于抛出熵的概念，而是从卡诺的蒸汽机效率开始讲起，详细回顾了宏观热力学定律是如何一步步被建立起来的，这种叙事手法极大地增强了学习的代入感。更精彩的是统计力学部分，作者没有直接跳到玻尔兹曼分布，而是花了好几章的篇幅，细致地讨论了微正则系综、正则系综和巨正则系综之间的联系与区别，并清晰地阐述了为什么在宏观极限下，它们会收敛到相同的热力学结果。对我这种对“为什么”比“是什么”更感兴趣的读者来说，这种深入探究根源的做法无疑是极大的福音。书中的图表设计也非常直观，特别是对相变过程中自由能的描绘，用等高线图的形式展现了能量景观的复杂性，让人过目难忘。总的来说，这是一本将物理史、理论推导和直观理解完美融合的典范之作。

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我对这本介绍实验物理技术和数据分析的著作感到非常惊喜，它彻底颠覆了我对“技术手册”的刻板印象。这本书的语言风格非常口语化，仿佛一位资深的研究员在带教一个初入实验室的研究生。作者没有浪费篇幅在枯燥的仪器参数介绍上，而是聚焦于“如何从噪声中提取有效信号”这一核心难题。例如，在处理光学实验中的散粒噪声时，书中不仅给出了标准的泊松分布模型，还详细分析了如何通过傅里叶变换识别出周期性噪声源，并给出了具体的Python代码示例进行验证。此外，对于不确定度分析的讲解，更是细致入微，作者强调了系统误差和随机误差的区分，并提出了在设计实验之初就应考虑误差来源的“前瞻性”原则。书中穿插了大量“过来人”的经验之谈，比如如何正确地校准光电倍增管，或者在低温环境下如何防止电缆的“冻结效应”等，这些“软知识”对于实际操作的价值，甚至超过了理论公式本身。这是一本真正意义上的“实战指南”。

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